5. Профили и уровни mpeg-2.

Стандарт MPEG-2 определяет кодирование, охватывающее требования широкого круга приложений сферы производства и распределения телевизионных программ. Обобщение требований типичных и наиболее важных приложений и определило синтаксис и семантику потока видеоданных. Но для наиболее эффективного применения на практике и обеспечения высокой степени эксплуатационной совместимости устройств, работающих в рамках стандарта MPEG-2, но разработанных и изготовленных различными производителями, в рамках синтаксиса MPEG-2 выделено несколько подмножеств, называемых профилями. Но и в рамках синтаксических границ каждого профиля может быть огромное количество комбинаций параметров цифрового потока. Поэтому в каждом профиле выделено несколько уровней, определяемых совокупностью ограничений, наложенных на параметры цифрового потока, подчиняющегося синтаксису профиля. Другими словами, профиль - это подмножество стандарта для специализированного применения, задающее алгоритмы и средства компрессии. Уровни внутри каждого профиля связаны главным образом с параметрами компрессируемого изображения (таблица 1).

	Уровень	Simple	Main	SNR	Spatial	High	422
Профили	Изображения	I и P	I,P и B	I,P и B	I,P и B	I,P и B	I,P и B
	Формат	4:2:0	4:2:0	4:2:0	4:2:0	4:2:0 4:2:2	4:2:2
High	Отсчетов в строке		1920			1920
	Строк в кадре		1152			1152
	Кадров в секунду		60			60
	Макс. скорость потока, Мбит/с		80			100
High-1440	Отсчетов в строке		1440		1440	1440
	Строк в кадре		1152		1152	1152
	Кадров в секунду		60		60	60
	Макс. скорость потока, Мбит/с		60		60	80
Main	Отсчетов в строке	720	720	720		720	720
	Строк в кадре	576	576	576		576	608
	Кадров в секунду	30	30	30		30	30
	Макс. скорость потока, Мбит/с	15	15	15		20	50
Low	Отсчетов в строке		352	352
	Строк в кадре		288	288
	Кадров в секунду		30	30
	Макс. скорость потока, Мбит/с		4	4

Таблица 1. Таблица величин Профиль/Уровень

Профили MPEG-2: Simple - простой профиль; Main - основной профиль; SNR - профиль с масштабируемым квантованием (SNR - Signal-to-Noise-Ratio - отношение сигнал шум); Spatial - профиль с масштабируемым пространственным разрешением (spatial - пространственный); High - высокий профиль; 422 - студийный профиль. В комментариях нуждаются лишь несколько столбцов таблицы 1. Профиль с масштабируемым квантованием SNR поддерживает все типы изображений. На базовом уровне кодера используется обычное кодирование на основе предсказания с компенсацией движения, дискретного косинусного преобразования и квантования ошибки предсказания. Выходные данные этого кодера образуют нижний, или базовый слой цифрового потока данных. Ошибка квантования, обусловленная квантователем, кодируется (с использованием второго квантователя и кодера с переменной длиной слова) и передается в качестве верхнего слоя цифрового потока. На приемной стороне производится либо декодирование одного базового слоя, что обеспечивает приемлемое качество, либо обоих слоев, что позволяет уменьшить шумы квантования.

Профиль с масштабируемым пространственным разрешением Spatial также использует все виды изображений. Цифровой поток структурирован и имеет базовый и дополнительные слои. Профиль позволяет иметь наряду с базовым пространственным разрешением и более высокие значения, если декодировать все слои цифрового потока.

Студийный профиль 422 обеспечивает полное разрешение, соответствующее рекомендации ITU-R 601, монтаж с точностью до кадра, допускает многократные перезаписи.

Надо иметь в виду, что в таблице показаны максимально достижимые значения параметров, а не их сочетания. Например, в рамках основного уровня профиля 422 количество активных строк равно 608 для системы разложения 625 строк/25 кадров и 512 - для 525 строк/30 кадров. К настоящему времени лишь часть из возможных сочетаний профилей и уровней достаточно разработана и принята в качестве стандарта. Большинство выпускаемых в настоящее время кодеров и декодеров в интегральном исполнении относятся к основному профилю и основному уровню (MP@ML). Однако уже есть две реализации систем для основного уровня студийного профиля 422 - это система видеозаписи Betacam SX, в которой используются группы изображений из 2 кадров (I и B) при величине потока видеоданных - 18Мбит/с, и система, в которой используются только изображения типа I при скорости потока записываемых видеоданных 50Мбит/с.